Het heelal of universum in de astronomie ofwel de kosmos in de kosmologie zijn synoniemen voor alle materie en energie binnen het gehele ruimte-tijdcontinuüm waarin wij bestaan. Volgens sommige wetenschappers ligt het antropisch principe ten grondslag aan het ontstaan van het heelal. Over het algemeen wordt echter aangenomen dat het heelal is ontstaan volgens de big-bangtheorie. Volgens de huidige stand van zaken van deze theorie is het heelal circa 13,7 miljard jaar geleden ontstaan.
Er valt voorts nog een onderscheid te maken tussen het zichtbare en theoretisch heelal. Het zichtbare heelal omvat dat deel van het heelal waarvan sinds het begin der tijden licht ons heeft kunnen bereiken. Omdat de snelheid van het licht eindig is, is ook het zichtbare heelal eindig. Over de (on)eindigheid van het theoretische heelal zijn verschillende meningen, over het algemeen wordt aangenomen dat het heelal als geheel oneindig is. Er zijn theoretische overwegingen waarbij wordt aangenomen dat het zichtbare heelal niet meer is dan een speciaal grensgeval van een nog groter geheel: het multiversum.
Inhoud |
bewerk De big-bangtheorie
De Belgische astronoom Georges Lemaître introduceerde in 1927 de theorie dat het universum uitdijt, wat verklaarde dat ver van ons verwijderde sterrenstelsels een roodverschuiving vertoonden. De Amerikaanse astronoom Edwin Hubble vond twee jaren later experimenteel bewijs voor Lemaître's theorie. Hij bewees dat alle sterrenstelsels zich van ons verwijderen met een snelheid proportioneel tot de afstand ten opzichte van ons. Dit impliceerde dus ook een begin vanuit een bepaald punt en in 1931 verklaarde Lemaître dat het heelal met de explosie van een oeratoom was begonnen. Denigrerend werd deze theorie door de Britse astronoom Fred Hoyle "De big-bangtheorie" genoemd, maar de term is blijven hangen. Het belangrijkste bewijs voor de theorie werd in 1964 ontdekt door Penzias en Wilson die hiervoor de Nobelprijs kregen. Zij ontdekten namelijk (bij toeval; ze waren er niet naar op zoek) de achtergrondstraling die werd voorspeld door de big-bangtheorie.
Een foto van de achtergrondstraling 379.000 jaar na de big bang, gemaakt door het WMAP-team van de NASA. Aan de hand van de temperatuur van de kosmische achtergrondstraling gemeten door de "Cosmic Background Explorer" (COBE) kon worden berekend hoe oud het heelal is. Het moment van de oerknal werd bepaald op 15,556 miljard jaar geleden met een onzekerheid van 24 miljoen jaar. Recenter onderzoek met de Wilkinson Microwave Anisotropy Probe gaf echter een ouderdom van 13,7 miljard jaar met een onzekerheid van 1% (ca. 137 miljoen jaar).
bewerk Het zichtbare heelal
 |
| Miniem stukje van de zichtbare hemel uitvergroot door de Hubble ruimtetelescoop (Nasa & ESA, 2004). Bijna ieder ellipsvormig puntje is een afzonderlijk sterrenstelsel met elk circa 100 miljard sterren. Alleen de weinige exact ronde puntjes zijn sterren van onze eigen melkweg die op de voorgrond staan. In iedere willekeurige richting ziet men ongeveer het zelfde beeld: een heelal gevuld met miljarden melkwegstelsels. Voor meer details kunt u op het plaatje klikken. |
bewerk De grote-schaalstructuur
Het zichtbare heelal is volgens hedendaagse kennis opgebouwd uit grote groepen superclusters en clusters, die samen met slierten sterrenstelsels (filamenten) een draderig netwerk vormen waartussen zich enorme superholtes bevinden. Deze clusters op hun beurt zijn opgebouwd uit honderden tot duizenden sterrenstelsels. Zo’n cluster kan een diameter hebben van wel enkele tientallen miljoenen tot honderden miljoenen lichtjaren.
De topologie van deze grote-schaalstructuur van het heelal, kan vergeleken worden met die van een zeepsop: de materie van het heelal bevindt zich in de dunne 'vlakke' gebieden, die de betrekkelijk 'lege' superholtes omsluiten. Op de grenzen van de vlakken bevinden zich de filamenten, uitgerekte slierten van sterrenstelsels en op de kruispunten van de filamenten vinden we de clusters. Een andere analogie is die van de spons, waar ook de 'lege' gebieden met elkaar zijn verbonden.
bewerk De plek van de aarde in de kosmos
De plek van de aarde in de kosmos kan ondertussen redelijk goed gesitueerd worden. Zo maakt de aarde deel uit van :
- Het zonnestelsel. De aarde bevindt zich dichtbij het centrum van het zonnestelsel, op ongeveer 150 miljoen kilometer van de zon. De aarde draait rond de zon met een gemiddelde snelheid van 30 km/s. De omwenteling is voltooid na één jaar. De aarde bevindt zich op ongeveer 15 à 20 miljard kilometer van de grens van het zonnestelsel, ook genaamd de heliopauze waar de interstellaire ruimte begint.
- De Lokale bel. Ons zonnestelsel bevindt zich in de Lokale Bel, een opening in het interstellaire gas met een dichtheid van slechts 1/10 van de omgeving, veroorzaakt door miljoenen jaar oude explosies van supernova's die gas en stof in de buurt wegbliezen. De lokale bel heeft een diameter van 600 tot 800 lichtjaar, en de zon ligt op ongeveer 90 lichtjaar van de rand ervan.
- De melkweg. Het zonnestelsel bevindt zich op ongeveer 30.000 lichtjaren van het centrum van de melkweg, aan de rand van een van haar spiraalarmen, met name de Orion-arm. Haar dichtstbijzijnde buur is de ster Proxima Centauri op een afstand van 4,2 lichtjaren. Het zonnestelsel draait rond het centrum van de melkweg met een snelheid van 782.460 km per uur (dat is gemiddeld 217,35 km/s). De omwenteling is voltooid na 226 miljoen jaar. De melkweg is ongeveer 100.000 lichtjaar in doorsnee.
- De melkweg en zijn satellietsysteem. Rond de melkweg draaien 14 dwergstelsels, waarvan de meest bekende de zogenaamde Magelhaense wolken. Andere satelliet-sterenstelsels zijn genoemd naar het sterrenbeeld waarin ze worden waargenomen, onder andere de Ursa Majordwerg, Fornax, Draco, Ursa Minor dwerg, Leo, Sextans en Sagittarius.
- De Lokale groep. De melkweg en haar satellieten maken deel uit van de Lokale Groep, een cluster van zo’n 30 à 40 sterrenstelsels gespreid over een diameter van 10 miljoen lichtjaar. Binnen de lokale groep van sterrenstelsels in een straal van 5 miljoen lichtjaren is ons melkwegstelsel een van de drie grootste. Het dichtstbijzijnde grote sterrenstelsel is de Andromedanevel op een afstand van 2,2 miljoen lichtjaren.
- De Canes Venaticicluster. De Lokale Groep maakt deel uit van de Canes Venaticiwolk, een cluster met een doormeter van 23 Mpc.
- De Lokale of Virgosupercluster. De Canes Venaticiwolk maakt samen met de Virgocluster en enkele andere clusters deel uit van de Virgosupercluster of Lokale Supercluster, die meer dan 10.000 melkwegstelsels bevat en een doorsnede van 77 Mpc heeft. De Lokale Groep bevindt zich aan de rand van deze supercluster en beweegt zich momenteel van het centrum af, hoewel de vluchtsnelheid afneemt ten gevolge van de aantrekking door het centrum. De Virgosupercluster als geheel wordt versneld in de richting van de Grote Aantrekker, een enorme, in 1986 ontdekte onzichtbare massa op ongeveer 250 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Norma.
- De Grote Muur. De Lokale Supercluster maakt deel uit van de Grote Muur, ontdekt in 1989, een aaneenrijging van talrijke superclusters, onder andere de Coma- en Hercules-superclusters. De afmetingen zijn gigantisch: 500 miljoen lichtjaar lang en 300 miljoen lichtjaar breed. Naast de Grote Muur zijn er nog andere “muren” (waaronder de Grote Sloane-Muur). De superclusters en muren vormen een draderig netwerk van filamenten, waartussen zich enorme superholtes bevinden.
bewerk De Sloan Digital Sky Survey
Vanaf 2000 is het Sloan Digital Sky Survey project (SDSS) opgestart door het Astrophysical Research Consortium (ARC) - een samenwerkingsverband van zeven Amerikaanse onderzoeksinstituten - om het huidige universum in kaart te brengen en onze positie daarin. Het totale noordelijk halfrond van de sterrenhemel wordt door meerdere telescopen in kaart gebracht inclusief de deep sky objecten. Dit gecombineerd met radiotelescopie zorgt voor nieuwe gegevens die vrij opvraagbaar zijn via het internet.
Deze eerste fase, SDSS I, is afgerond in juni 2005. In vijf jaar tijd werden meer dan 200 miljoen hemellichamen opgespoord, en de spectra gemeten van meer dan 675.000 sterrenstelsels, 90.000 quasars en 185.000 sterren. Voor de tweede fase, SDSS II, gepland tot juni 2008, is het consortium uitgebreid tot 25 internationale onderzoeksinstellingen. Het onderzoek spitst zich nu onder meer toe op de oorsprong van sterrenstelsels en quasars en het ontstaan en de evolutie van de melkweg.
bewerk Het uiteindelijke lot van het heelal
Het uitdijen van het heelal heeft uiteraard implicaties voor het uiteindelijke lot van het heelal. De drie meest gangbare mogelijkheden zijn of de "Big Rip" (open heelal), "Big Crunch" (gesloten heelal) en het vlakke heelal.
- De "Big Rip" neemt aan dat de uitdijing oneindig zal doorgaan en op die manier alle materie en energie dusdanig zal verspreiden dat er niets meer van enige omvang zal bestaan. Het heelal is oneindig en hyperbolisch. Het heelal zal ook afkoelen doordat de temperatuur zich over een groter oppervlak zal moeten verspreiden (Big Chill). Zoals het er nu naar uitziet, zal het heelal evolueren naar een open heelal.
- De "Big Crunch" neemt aan dat de uitdijing van het heelal uiteindelijk, door de zwaartekracht van alle materie zal stoppen en dat het heelal daarna ineen zal krimpen. Het uiteindelijke lot zal dan de totale ineenstorting van het heelal zijn (eindkrak).
- Het vlakke heelal. Hierbij is de uitdijende kracht even groot als de zwaartekracht en zet het heelal net vlug genoeg uit om samentrekking te voorkomen. Het heelal zal dan ooit stoppen met uitdijen, maar oneindig ver in de toekomst.
bewerk Literatuur
Inleidende boeken over het universum:
- Kris Verburgh, Schitterend! - over het universum, Pandora, 2005, ISBN 9046703223
- Martin Rees, De kosmos, onze wereld, Het Spectrum, 2002, ISBN 9027478902
- Stephen Hawking, Het heelal, Bert Bakker, 2000, ISBN 9035117832
bewerk Zie ook
- Boeddhistische kosmos, dit model vertoont overeenkomsten met de Big Bang-theorie.
- Noordse kosmogonie, het model van onze Noord-Europese voorouders, met Ginnungagap als begin en Ragnarok als eindkrak.
bewerk Externe links
- (en) The Size Of The Universe, video die laat zien hoe groot de ruimte wel niet is
- (nl) Sterrenkunde-encyclopedie van de Universiteit van Amsterdam
- (nl) Volkssterrenwacht Urania
- (nl) desterren.net
- (nl) Ruimte & Heelal, niveau: basisonderwijs
- (en) WMAP van NASA
- (en) Sloan Digital SkyServer (SDSS)
| Astronomie |
|---|
|
Kosmologie - Planetologie - Heelal - Atmosfeer - Hemellichaam - Zonnestelsel - Sterrenstelsel - Oerknal - Planeet - Planetoïde - Komeet - Ster - Sterrenbeeld - Meteoroïde - Messierobject |